SMT回流焊錫珠產(chǎn)生的原因與防治

1、錫珠的原因與防治 本文介紹，錫珠是一種可能造成短路的缺陷，它可以通過(guò)減少沉淀在印刷電路板(pcb)上的錫膏量來(lái)大大地減少。在討論錫珠(solder beading)的時(shí)候，我們首先要準(zhǔn)確地定義smt缺陷。錫珠是在已經(jīng)回流焊接的板上發(fā)現(xiàn)的，你可以一眼看出它是一個(gè)大的錫球，鑲嵌在一灘位置緊靠離散組件的助焊劑里面，這些組件具有非常低的離地高度，諸如片狀電阻與電容、薄的小外形封裝(tsop)、小外形晶體管(sot)、d-pak晶體管、和電阻組合件(圖一)。由于其位置與這些組件的關(guān)系，錫珠經(jīng)常被叫做”衛(wèi)星”。由于明顯的理由，錫珠有時(shí)也叫做”片狀中部擠壓出的球”，或者類(lèi)似的東西。與錫珠比較，錫球(sold

2、er balling)的特征是一些微小的球沿著助焊劑殘留的外圍集結(jié)，或者這些球黏在密間距(fine-pitch)焊盤(pán)和阻焊的周?chē)?。?dāng)要問(wèn)到防治錫球或錫珠的情況時(shí)，第一個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是”它是什么樣的，在哪里出現(xiàn)呢?”它為什么是一個(gè)問(wèn)題基本上，錫珠可能形成從一個(gè)組件端子到另一個(gè)的錫”橋”，因此造成設(shè)計(jì)上沒(méi)有的電氣連接。這會(huì)引起短路的危險(xiǎn)，如果震動(dòng)造成錫珠松散和移動(dòng)，短路可能發(fā)生在錫珠原來(lái)形成的地方，或者在裝配上的任何地方。雖然即使錫珠出現(xiàn)上面的情況，短路也不一定發(fā)生，但是錫珠仍然是一個(gè)應(yīng)該盡量減少或消滅的缺陷。它是怎樣發(fā)生的在討論實(shí)際的錫珠原因之前，通過(guò)圖像來(lái)展示一下它們一步一步發(fā)生的動(dòng)態(tài)是有幫助的：

3、-錫膏印刷在電路板上的焊盤(pán)上(圖二)。-在組件貼裝期間，一些焊錫被擠到組件下面，并且從焊盤(pán)上的焊錫脫離(圖三)。-在回流期間，夾陷在組件下面的焊錫不流回到焊盤(pán)。反過(guò)來(lái)，它的內(nèi)聚性能(表面張力)使它形成一個(gè)大的錫球(珠)(圖四)。-冷卻焊錫的表面張力將組件拉近到焊盤(pán)。再組件被往下拉的時(shí)候，錫珠擠出邊緣并停留在那里(圖五)。由于過(guò)大的刮刀壓力或在模板與pcb之間不適當(dāng)?shù)拿芊?，造成模板底下的錫膏泄漏，這樣也可能發(fā)生錫珠。這些錫膏轉(zhuǎn)移到開(kāi)孔尺寸以外的pcb上。在回流的時(shí)候，它可能以錫珠的形式留在與組件開(kāi)孔鄰近的pcb上。它為什么發(fā)生簡(jiǎn)單地說(shuō)，錫珠通常是與過(guò)多的錫膏沉淀有關(guān)，由于它缺乏”軀體”，被擠壓到

4、離散組件下面，然后如上所述形成錫珠。錫珠，作為一個(gè)常見(jiàn)的焊接缺陷，其出現(xiàn)的增加可以歸咎根源到免洗錫膏使用的增加。在九十年代早期，基于松香的rma錫膏還很流行的時(shí)候，錫珠是一個(gè)不常見(jiàn)的缺陷?；谒上愕腻a膏比免洗錫膏更不容易被擠到組件的身體下面；免洗錫膏比rma錫膏具有較少的保護(hù)材料，沒(méi)有這些較厚錫膏的剛性或質(zhì)地。因此，當(dāng)片狀元件貼裝到免洗錫膏內(nèi)時(shí)，錫膏更容易擠到組件下面。當(dāng)沉積的錫膏過(guò)多時(shí)，更容易發(fā)生擠出。就像錫球有許多原因一樣，也有一些因素導(dǎo)致或促使錫珠的形成：-模板開(kāi)孔與焊盤(pán)之間的不對(duì)準(zhǔn)可能導(dǎo)致錫膏印在板的阻焊層上，形成錫珠。-操作員不注意可能在企圖擺正放偏的組件時(shí)將錫膏送到阻焊層上。通常在

5、回流之前企圖移動(dòng)組件是不明智的。擰動(dòng)員件的貼裝位置，通常用鑷子，可能導(dǎo)致短路或空洞。相反，應(yīng)該讓錫膏和回流爐來(lái)浮動(dòng)組件到焊盤(pán)上去，使組件位置擺正。-磨損的設(shè)備、模板和刮刀以及彎曲的電路板或模板擦摸不夠也都可能造成錫珠和微小的錫球。圖四、錫珠第三步：在回流期間夾陷在組件下的焊錫不流回焊盤(pán)，使它形成錫球圖五、錫珠第四步：冷卻焊錫的表面張力將組件拉近到焊盤(pán)，錫珠擠出邊緣并留在那里圖六、homeplate開(kāi)孔設(shè)計(jì)減少印刷的錫膏數(shù)量，幫助避免錫膏從焊盤(pán)上分散和形成錫珠圖三、錫珠第二步：在組件貼裝期間錫膏擠壓在組件下面，從焊盤(pán)上的焊錫分離圖二、錫珠第一步：錫膏印刷在電路板焊盤(pán)上圖一、離散電容旁的錫珠實(shí)驗(yàn)方

6、法雖然錫珠通常是應(yīng)用有關(guān)的，使用中的錫膏可能影響它。因此，重要的是開(kāi)發(fā)一套試驗(yàn)方法來(lái)決定是否一種特定的錫膏比其它的更可能出現(xiàn)錫珠?；旧?，這個(gè)試驗(yàn)應(yīng)該得到最多數(shù)量的錫膏。一些錫膏制造商使用試驗(yàn)方法來(lái)開(kāi)發(fā)大大減少錫珠形成的錫膏。當(dāng)試驗(yàn)一種錫膏對(duì)錫珠的傾向性時(shí)，應(yīng)該使用1:1比率的對(duì)焊盤(pán)的開(kāi)孔。6mil模板的試驗(yàn)板組裝著放錯(cuò)的組件以及正確放置的組件。最常見(jiàn)的，使用1206電容或電阻，以足夠的壓力貼裝，造成積壓到阻焊層上。在回流過(guò)程中，使用一個(gè)線(xiàn)性的回流溫度曲線(xiàn)，減少長(zhǎng)期保溫可能減少錫珠的作用。這些變化幫助決定哪些錫膏配方傾向于形成錫珠。然后，是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，通過(guò)錫珠的數(shù)量和尺寸來(lái)評(píng)估每塊板和相應(yīng)的錫膏。圖七、lsp溫度曲線(xiàn)允許錫膏以較慢的速度排氣減少將錫膏從主體沉淀上分散的驅(qū)動(dòng)力結(jié)論錫珠是可能由幾個(gè)起作用的因素所造成的一個(gè)現(xiàn)象?？墒?，在幾乎每種情況中，